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中國儲能網訊：蔚山國立科技研究所(UNIST)、韓國能源研究所(KIER)和美國Brookhaven國家實驗室的三個機構的研究人員發(fā)現(xiàn)了一組新的基于“有序排列、孔狀、卟啉碳原子(M-OMPC)”的不含貴金屬的燃料電池催化劑，它表面積大，其孔狀結構還可以人為調節(jié)。

　　這種催化劑在氧還原反應方面的性能超過金屬鉑，對于燃料電池非常重要，但是生產成本僅為鉑的10%。該研究結果將進一步降低燃料電池的價格，這對于燃料電池汽車的推廣具有關鍵作用。

　　燃料電池的優(yōu)點很多：它們工作效率高、環(huán)境污染小，廣泛適用于汽車、小型汽電器、家庭發(fā)電裝置。長期以來，燃料電池主要采用位于陽極和陰極的碳納米管載鉑基催化劑。但是鉑基催化劑在陰極上的性能較差，不利于氧還原反應進行。另外，鉑基催化劑容易在長期使用后燒結成塊，造成催化劑失效。金屬鉑的高價格、低存量也進一步限制了燃料電池的普及。所以，由此催生了一種低價格、高性能、無貴金屬的新型催化劑。

　　該款新研發(fā)的材料源自“有序排列、孔狀、二氧化硅(OMS)模板”，加入金屬卟啉前體后，經過納米鑄造而成。它們的卟啉碳原子具有三維網絡結構。

　　其優(yōu)勢有：

　　1. 在實驗室條件下，其合成路線簡單可靠

　　2. 通過改變OMS模板，M-OMPC的孔狀結構的尺寸和連接狀態(tài)可以人為調節(jié)

　　3. 使用合適的方法，每次都能夠制取較大量的M-OMPC催化劑，每次可達10g的重量級別

　　4. 分層良好的、具有納米級孔結構的M-OMPC可以提升燃料和副產物的運輸效率

　　在一系列M-OMPC催化劑中，摻有鐵和鈷的FeCo-OMPC表現(xiàn)出了極高的酸性條件下的催化氧還原反應的能力。它不但是非貴金屬催化劑中性能最好的，而且在0.9V電壓的條件下，它的性能甚至還超過了常規(guī)的鉑/碳催化劑80%以上。另外，相比鉑/碳催化劑，F(xiàn)eCo-OMPC還表現(xiàn)出了優(yōu)秀的耐久性能和甲醇抵抗力。這首先因為FeCo-OMPC比較難于和氧氣發(fā)生反應，也因為該催化劑具有更大的表面積。

　　為了評估FeCo-OMPC催化劑的耐久性，小組使用0.6V和1.0V之間的工作電壓，循環(huán)一萬次進行試驗。

　　他們通過分析電壓變動量和電流密度發(fā)現(xiàn)：FeCo-OMPC催化劑表現(xiàn)出了超過鉑/碳催化劑的優(yōu)秀的耐久性能和更好的抗失效性能。詳見下圖。